Lampa solarna Low-tech z ponownie użytymi bateriami: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Ten samouczek umożliwia wykonanie lampy solarnej wyposażonej w ładowarkę USB. Wykorzystuje ogniwa litowe, które są ponownie używane ze starego lub uszkodzonego laptopa. Ten system, przy słonecznym dniu, może w pełni naładować smartfon i mieć 4 godziny światła. Technologia ta została udokumentowana podczas postoju ekspedycji „Nomade des Mers” na wyspie Luzong w północnej części Filipin. Stowarzyszenie Liter of Light instaluje ten system już od 6 lat w odległych wioskach, które nie mają dostępu do elektryczności. Organizują również szkolenia dla mieszkańców wioski, aby nauczyć ich, jak naprawiać lampę słoneczną (zainstalowano już 500 000 lamp).

Oryginalny samouczek i wiele innych, dotyczących budowania niskich technologii, są dostępne na stronie internetowej Low-tech Lab.

Lit jest surowcem naturalnym, którego zapasy są coraz częściej wykorzystywane w samochodach elektrycznych, telefonach i komputerach. Zasób ten stopniowo się wyczerpuje. Jego zwiększone zastosowanie w produkcji baterii wynika głównie z jego zdolności do przechowywania większej ilości energii niż nikiel i kadm. Wymiana sprzętu elektrycznego i elektronicznego nabiera tempa i staje się coraz ważniejszym źródłem odpadów (DEEE: Waste electric and electronic equipment). Francja produkuje obecnie od 14 kg do 24 kg odpadów elektronicznych na mieszkańca rocznie. Wskaźnik ten wzrasta o około 4% rocznie. W 2009 roku tylko 32% młodych Francuzów w wieku od 18 do 34 lat poddało kiedyś recyklingowi swoje odpady elektroniczne. W tym samym roku 2009, według Eco-systemes, od stycznia do września 2009 r. uniknięto 113 000 ton CO2 dzięki recyklingowi 193 000 ton DEEE, jednej z czterech organizacji ekologicznych w sektorze DEEE.

Odpady te mają jednak duży potencjał recyklingu. W szczególności lit obecny w ogniwach baterii komputerowych. Gdy bateria komputera ulegnie awarii, jedna lub więcej ogniw jest uszkodzonych, ale niektóre pozostają w dobrym stanie i można je ponownie wykorzystać. Z tych ogniw można stworzyć osobny akumulator, który można wykorzystać do zasilania wiertarki elektrycznej, naładować telefon lub podłączyć do panelu słonecznego do obsługi lampy. Łącząc kilka ogniw możliwe jest również tworzenie większych baterii do przechowywania urządzeń.

Krok 1: Narzędzia i materiały

Kieszonkowe dzieci

• Zużyta bateria do laptopa
• Panel słoneczny 5V-6V/1-3W Regulator ładowania i rozładowania (np.: 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino Ładowarka TP4056)
• Przetwornica napięcia DC/DC Booster DC/DC MT3608 (element elektryczny, który zamieni napięcie 3,7 V akumulatorów na 5 V)
• Lampa LED o dużej mocy (np. nasadki LED 3W)
• Przełącznik (aby otworzyć obwód i odciąć światło)
• Taśma elektryczna
• Skrzynka

Narzędzia

Do ekstrakcji komórek:

• Rękawiczki (aby uniknąć przecięcia plastikiem baterii komputera lub taśmami niklowymi łączącymi ogniwa)
• Młotek
• Dłuto
• Szczypce do cięcia

Aby zbudować samą lampę:

• Pistolet do kleju (i sztyfty kleju)
• Pistolet grzewczy lub mała latarka
• Piła do drewna
• Śrubokręt

Krok 2: Jak to działa?

Ten samouczek pokazuje, jak odzyskać komórki komputera, aby zrobić nową baterię. Zasilany przez panel słoneczny lub port USB, pozwoli zapalić lampę LED.

System działa wokół trzech modułów:

• moduł odbioru energii: panel słoneczny i jego kontroler ładowania;
• moduł magazynowania energii: bateria;
• moduł oddający energię: lampa LED i jej regulator napięcia

Moduł odbioru energii: panel fotowoltaiczny i kontroler ładowania

Panel fotowoltaiczny skupia energię słoneczną. Pozwala na odzyskanie energii w celu przechowywania jej w akumulatorze. Ale bądź ostrożny, ilość energii odbieranej przez panel jest nieregularna w zależności od pory dnia, pogody… ważne jest, aby zainstalować regulator ładowania/rozładowania pomiędzy panelem a akumulatorem. Będzie to chronione m.in. przed przeciążeniem.

Moduł magazynowania energii: bateria

Składa się z dwóch ogniw litowych odzyskanych z komputera. Krótko mówiąc, bateria jest trochę jak pudełko zawierające kilka baterii: każda z nich to ogniwo, jednostka, która zasila urządzenie w wyniku reakcji elektrochemicznej.

Ogniwa znajdujące się w komputerach to ogniwa litowe. Wszystkie mają taką samą zdolność do przechowywania energii, ale ich zdolność do jej wytwarzania jest inna dla każdego. Aby utworzyć baterię z ogniw, ważne jest, aby wszystkie miały taką samą zdolność dostarczania energii. Dlatego konieczne jest zmierzenie pojemności każdego ogniwa, aby skomponować jednorodne baterie.

Moduł oddający energię: lampa LED, port USB 5V i konwerter napięcia

Nasza bateria zasila nas prądem 3,7V, a zastosowane przez nas lampy LED pracują na tym samym napięciu. Dodatkowo porty USB zapewniają napięcie 5V. Dlatego musimy przekształcić energię ogniwa z 3,7 V na 5 V: za pomocą konwertera napięcia zwanego wzmacniaczem DC/DC

Krok 3: Etapy produkcji

Oto różne kroki niezbędne do zbudowania lampy:

1. Wyjmowanie ogniw z baterii komputera
2. Zmierz napięcie ogniw
3. Wykonanie 3 modułów (panel słoneczny + regulator ładowania dioda LED akumulatora + regulator ładowania)
4. Łączenie 3 modułów
5. Budowanie pudełka
6. Integracja modułów w pudełku

Krok 4: Usuwanie ogniw z baterii komputera

W tej części sugerujemy zapoznanie się z następującym samouczkiem: Recykling baterii.

1. Załóż rękawiczki, aby chronić ręce
2. Włóż baterię i otwórz ją młotkiem i dłutem
3. Odizoluj każdą komórkę, usuwając wszystkie pozostałe części (jak pokazano na zdjęciu).

Krok 5: Zmierz napięcie ogniw i ich pojemność

Zmierz napięcie:

Zaczynamy od pomiaru napięcia poszczególnych ogniw w celu sprawdzenia, czy działają prawidłowo. Wszystkie ogniwa o napięciu niższym niż 3V nie będą mogły być wykorzystane w tym projekcie i powinny być poddane recyklingowi.

Za pomocą multimetru w trybie DC zmierz każdą komórkę i sprawdź tę, która jest użyteczna w projekcie.

Bądź ostrożny: Jeśli bateria komputera wydaje się być płynna na zewnątrz, nie otwieraj pudełka, lit jest szkodliwy w wysokich dawkach.

Zmierz pojemność:

Aby zmierzyć pojemność ogniwa, musimy je maksymalnie naładować, a następnie rozładować. Ogniwa te są na bazie litu i wymagają specjalnego systemu ładowania i rozładowania, zwykle maksymalny ładunek to 4,2 V, a minimalny to 3V. Przekroczenie tych limitów spowoduje uszkodzenie komórki.

1. Użyj PowerBanku: pozwoli Ci ładować wiele ogniw jednocześnie za pomocą portu USB.
2. Naładuj ogniwa i poczekaj, aż ładowanie zostanie zakończone (cała lampka powinna się świecić), zostanie to zrobione za około 24 godziny. (obraz)

3. Ogniwa będą ładowane na maksimum (4,2V), teraz musimy je rozładować. Powinieneś użyć Imax B6: narzędzia, które pozwoli rozładować ogniwa i sprawdzić ich pojemność. Jak korzystać z narzędzia:

   1. napięcie: zapyta Cię, jaki rodzaj ogniw chcesz sprawdzić, powinieneś wybrać litowe. Automatycznie wyreguluje rozładowanie przy minimum 3V.
   2. intensywność: ustaw na 1A, aby zapewnić szybkie i bezpieczne rozładowanie. W tym stanie wyładowanie powinno trwać od 1 godziny do 1 godziny i pół.
   3. Podłącz magnes do zacisków krokodylkowych, a następnie podłącz do ogniwa, magnes pomaga przepuścić prąd przez Imax B6 do ogniw. (obraz)
   4. Rozładuj ogniwa, aż będą całkowicie puste.
   5. Zwróć uwagę na pojemność ogniwa. Im wyższy, tym lepiej.
   6. Sortuj ogniwa według pojemności: 1800 mA.

Uwaga: ważne jest, aby baterie były jednorodne, z ogniwami o podobnej pojemności

Krok 6: Realizacja 3 różnych modułów

Moduł 1: Panel słoneczny i regulator ładowania

• Użyj czarnego i czerwonego przewodu, użyj szczypiec do opisania przewodów.
• Przylutuj czerwony przewód po dodatniej stronie panelu, a czarny po ujemnej stronie.
• Regulator ładowania ma 2 wejścia: IN- i IN+ (które są wskazane na komponencie): Zespawaj czerwony przewód (dodatni) z wejściem IN+ regulatora ładowania i czarny przewód (ujemny) z wejściem IN- (rysunek 5).

Moduł 2: bateria

Włóż ogniwo litowe do uchwytu baterii

Moduł 3: konwerter LED/USB

Przetwornica napięcia DC/DC posiada dwa wejścia i dwa wyjścia: Wejścia: VIN + i VIN - / Wyjścia: OUT + i OUT -. Dioda LED ma dwa przewody wejściowe: jeden dodatni i jeden ujemny.

• Weź dwa przewody (czerwony i czarny).
• Zespawaj przewód czerwony z wejściem VIN+ przetwornika napięcia, a przewód czarny z wejściem VIN-.
• Uwaga: Polaryzacja przewodu nie jest wskazana na diodzie LED. Aby go zidentyfikować, użyj omomierza. Przewód jest dodatni, gdy wyświetla wartość pustą. Gdy wyświetla wyższą wartość, przewód jest ujemny.
• Przyspawaj przewód dodatni diody LED do wyjścia OUT+ konwertera napięcia, a przewód ujemny diody LED do wyjścia OUT-. (obraz)

Krok 7: Połączenie 3 modułów

Regulator ładowania ma 2 wejścia: IN- i IN+ (które są wskazane na komponencie).

1. Podłącz czerwony przewód panelu słonecznego (dodatni) do wejścia IN+ regulatora ładowania, a czarny przewód (ujemny) do wejścia IN-.
2. Regulator ładowania ma 2 wejścia: B- i B+ (które są wskazane na komponencie). Podłącz czerwony przewód uchwytu baterii (dodatni) do wejścia B+ regulatora ładowania, a czarny przewód (ujemny) do wejścia B-.
3. Podłącz czerwony przewód (dodatni) modułu konwertera USB/LED do wyjścia OUT+ regulatora ładowania. Przyspawaj czarny przewód (ujemny) do wyjścia OUT-. Uwaga: obwód elektryczny jest teraz zamknięty i włącza się światło.
4. Przeciąć przewód dodatni łączący regulator z konwerterem w celu otwarcia obwodu i zespawania wyłącznika szeregowo. Będzie używany do otwierania i zamykania obwodu.

Krok 8: Budowanie sprawy - wersja 1

Wersja 1: Tupperware

Ten projekt pochodzi z Open Green Energy, nie wahaj się zapoznać z oryginalnym samouczkiem. Dzielimy się tym, ponieważ wydaje się to naprawdę interesujące. Obudowa powinna być jednak dostosowana do naszego układu, w szczególności do wyjścia USB. Już wkrótce zaproponujemy własny model inspirowany tym projektem.

Krok 9: Budowanie sprawy - wersja 2

Wersja 2: Duży rozmiar termoformowanej butelki

Ten model pozwala na całkowitą wodoodporność obwodów, ale wymaga specjalnego materiału:

• Jedna puszka na wodę 5L
• Deski ze sklejki (lub surowego drewna) o grubości od 1 do 2 cm
• Knaga o minimalnej długości 80 cm, szerokości od 3 do 5 cm

Budowanie dwóch podstaw: Są to dwa końce lampy, górna zawiera panel słoneczny z jednej strony i obwód elektryczny z drugiej. Dolny koniec służy do zamknięcia lampy i jej szczelnego uszczelnienia.

1. Wytnij 2 deski 15/13cm i 2 deski 11/13cm.
2. Nałóż każdą małą deskę na większą, zwracając uwagę, aby umieścić ją dokładnie na środku dużej planszy. Każda para desek zostanie później przykręcona.

Uwaga: W celu uzyskania wodoodporności lepiej jest wcześniej polakierować deski.

Budowa formy:

1. W knadze wyciąć 4 porcje po ok. 20cm.
2. Umieść je w każdym rogu jednej z już przyciętych małych desek (11/13 cm) i przykręć każdą część knagi do deski.
3. Umieść drugą małą deskę na drugim końcu czterech części i przykręć je w ten sam sposób. W efekcie powstał prostopadłościan o wymiarach 11/13/20, który posłuży do termoformowania plastikowej butelki.

Termoformowanie obwiedni lampy:

1. Wytnij spód butelki 5L i włóż do formy pionowo (strona 20cm formy powinna być równoległa do boku butelki).
2. Powoli podgrzewaj striptizerką termiczną z każdej strony prostopadłościanu. Stripper powinien znajdować się w odległości około 10 cm od butelki. Jeśli nie masz striptizerki termicznej, możesz użyć dowolnego innego źródła płomienia (na przykład grzejnika gazowego).
3. Gdy butelka uzyska ten sam kształt co forma, kontynuuj podgrzewanie, aby wymazać wzory butelki i odpowiednio rozciągnąć plastik. Uważaj, aby nie nagrzewać się zbyt blisko plastiku lub zbyt długo w tym samym miejscu, w przeciwnym razie na plastikowej powierzchni utworzą się pęcherzyki.
4. Pozostawiając uformowaną butelkę na formie, wyciąć równo z formą górną część butelki i ponownie przeciąć butelkę około 17cm poniżej.
5. Po zakończeniu cięcia odkręć knagi po obu stronach formy, aby oddzielić formę od plastiku.
6. Na każdym końcu uformowanej butelki złóż zakładki o szerokości 1 cm pod kątem 90° do środka. Każda zakładka powinna być sfazowana z obu stron (tak jak pokazano na zdjęciu). Wypustki wsuną się między dwie deski (dużą i małą) po obu stronach butelki, aby poprawić szczelność lampy. Aby łatwo zagiąć zakładki, narysuj cienką kreskę przecinakiem po wewnętrznej stronie butelki i złóż ją ręką.

Mocowanie panelu słonecznego:

1. Umieść panel na większej płycie, zaznacz położenie wyjść + i - panelu i wywierć otwór 5mm w obu płytach. (Jeżeli jakiś element jest już w tym miejscu, otwór należy przesunąć).
2. Włóż przewody kontrolera ładowania w te otwory i przyspawaj je do odpowiednich wyjść na panelu słonecznym.
3. Do mocowania panelu najlepiej jest użyć cienkiej warstwy tkaniny przyklejonej do deski i przykleić panel do tkaniny (np. mocnym klejem).
4. W przypadku podstawy lampy powtórz tę samą operację na drugim końcu plastiku.
5. Umieść małą deskę na wewnętrznej stronie koperty i przykręć ją do większej deski, umieszczając 4 plastikowe zakładki pomiędzy dwiema deskami.
6. Aby zapewnić szczelność wtyczki USB, można zszyć mały kawałek dętki roweru.

Nie wahaj się opublikować jakichkolwiek pytań lub ulepszeń, które możesz wymyślić. I nie zapomnij podzielić się swoją lampą, gdy już to zrobisz, z #solarlamp #lowtechlab !